瑞平电厂孤网机组“安全运行保障措施”的研究与应用

摘 要：通过瑞平电厂孤网运行，优化运行方式，完善各种保护逻辑，增加技术措施和事故预想，保障机组安全经济运行。

项目研究主要内容：

孤网是小容量电网从大电网中解列以后形成的孤立電网。孤网研究的对象是与大电网解列后的小电网的动态稳定过程和静态稳定设置。系统应有足够的静稳定储备，包括有功、无功备用容量和必要的调节手段，以适应正常负荷波动和调节有功和无功功率的要求。

优化运行方式，完善各种保护逻辑，增加4台6KV柴油发电机组作为保安电源，安装了孤网卡，合理调整OPC的动作值，提高机组调频能力。做好事故预想和危险点分析，在用户负荷变化、特别是负荷突增突降，甩负荷，一台机组内部故障跳闸后，另一台机将承担所有负荷等异常情况下，保护能够正确动作，人员能够正确地分析现场实际情况，采取相应措施，正确操作，确保机组安全经济运行。

一、首先优化运行方式，完善各种保护逻辑，增加4台6KV柴油发电机组作为保安电源，安装了孤网卡，合理调整OPC的动作值，提高机组调频能力。做好事故预想和危险点分析，应对用户负荷变化。

二、采取的技术措施

1、安装了4台6KV柴油发电机组，每台容量为2000KW，可实现正常情况下在DCS上或现场启动6KV柴油发电机组与系统并运，全厂失电时自动联启6KV柴油发电机组，4台6KV柴油发电机组自动同期并网送电至6KV备用段，作为高压厂用电的保安电源。对380V柴油发电机组控制方式进行了改造，保证了润滑油泵、盘车、顶轴油泵等重要设备的安全运行。

2、把高备变低压侧600刀闸改为600开关，并加装了同期装置，确保了柴油发电机组与系统电的同期并列。

3、对6KV和380V重要辅机加装高压变频器，实现了低频启动，避免了起动电流的冲击，还可以根据生产需要精确调节风量和水量，大幅减少节流损失和厂用电消耗。同时，采用两台电机同时变频运行，确保了机组运行的安全性。

4、联系上海汽轮机厂家，结合现场实际情况，对DEH软件部分进行修改，在满足孤网运行调速系统特性的基础之上，同时增加孤网硬件回路，安装了孤网卡，最大限度的减少孤网控制的运算周期，提高响应速度，提高机组调频能力，使之完全满足孤网运行要求，确保孤网运行控制负荷可靠。

5、按照直供电的需要，对有关保护定值及保护逻辑进行了修改和完善。主要有：对机炉电各逻辑进行修定，完善机组大连锁逻辑;增加低频减载逻辑，修改母联及德王线路断路器同期合闸角度及电压差，修改OPC动作值。

三、两台机组直供电事故预想

1、 两台机运行，故障甩负荷

如果出线故障，开关跳闸，大量甩负荷，首先保厂用电，根据值长指令采用系统电带厂用电还是用柴油发电机组带厂用电。

2、两台机运行， 一台发电机主开关跳闸

（1）一台发电机主开关跳闸，联跳一条出线，如果保护未动，手动断开一条出线，及时调整另一台发电机的电压，汽机调整周波，保证非故障机组安全运行。

（2）确保厂用电切换成功。如果德221开关（或德222开关）跳闸，检查厂用电是否切换成功，若未切换成功，立即切换厂用电。断开故障发电机励磁开关，将故障发电机停运。

四、孤网机组的汽机控制方式实践

（一）直供电时升负荷的操作

机组冷态启动的升负荷：

机组冷态启动，汽机冲转并稳定在3000rpm，德化线零起升压，电石厂带负荷速率根据机组升负荷和暖机时间参数表执行。

机组温、热态启动的升负荷：

机组温、热态启动，因为各部温度较高，故冲转后，应尽快升速、并列、将电石厂负荷带至与汽缸金属温度相匹配的初始负荷，再按冷态启动曲线升负荷到额定值;在达到对应的工况点以前应尽量减少不必要的停留（防止汽缸冷却）;尽可能避免出现调节级金属温度下降、缸体膨胀、胀差向负方面变化的情况。

（二）直供电时降负荷的操作

降负荷操作：

1）电石厂降负荷时初期以较慢速度降至12MW，根据情况不同有时降负荷还存在稳定一段时间的情况。

2）降至12MW时，直接降负荷至零，此时锅炉汽包水位会迅速下降，出现虚假水位。

3）锅炉应提前将汽包水位设定为+30mm，甩负荷后开大给水（一般比正常给水流量大150t/h左右），待水位回升时，参考此时主汽流量快速降低给水流量。锅炉降负荷时关键就在于最后阶段，一定要控制好汽包水位，防止跳机。

4）机组滑停时，电石厂厂用动力电源应切至邻机，根据锅炉压力及时调度电石厂降负荷;汽机打闸前，负荷应尽量降至最低10MW以下，然后，#1汽机打闸，联跳德221开关，完成机组滑停。

（三）直供电时甩负荷的操作

1）甩负荷10MW以内锅炉侧基本稳定。蒸汽流量的波动对锅炉水位影响较大。及时调整汽包水位稳定。调整主汽压力适合当前负荷的GV阀位开度。

2）甩负荷10MW以上时锅炉水位会迅速下降出现虚假水位，此时若给水调节方式在给水泵自动，给水泵变频会快速增加。此时应根据水位下降情况，手动控制给水流量比主汽流量大150T/H左右，观察水位是否上升，汽包水位上升根据主汽流量恢复正常运行。若给水控制方式在主给水旁路自动，旁路自动切为手动，立即手动增加给水泵变频开度，必要时将给水旁路调门全开。水位稳定后，及时调整主汽压力适合当前负荷的GV阀位开度。

3）甩负荷20MW以上，汽包水位下降至-300mm，适当开启高过对空排汽（一般33%左右）进行泄压，此时应防止给水泵变频开度增加过大，造成给水流量过大而汽包高水位的产生。锅炉燃烧不可大幅度减风减煤，防止燃烧变化加剧虚假水位的出现。

五、孤网运行方式下锅炉控制策略

通过对电石厂升降负荷的特点进行分析讨论和防止“内因”、“外扰”造成机组快速升降负荷，探索出一套480t/h循环流化床锅炉保证机组直供电安全经济运行的方法。

（一）电石厂升降负荷的操作：

电石厂升负荷操作：

1、电石厂升负荷时，第一波2分钟内一般需要升2～4MW负荷，此时锅炉应根据情况升压、升负荷。

2、然后以2分钟左右1MW速度升负荷至10MW左右。

电石厂降负荷操作：

1、接到电石厂降负荷的调度指令后，根据值长调度，合理分配两台机组负荷，根据每台锅炉降负荷的多少，合理降低锅炉给煤量及一、二次风量。

2、电石厂降负荷时初期以较慢速度或者存在异常快速降至12MW，根据情况不同有时降负荷还存在稳定一段时间的情况。

3、降至12MW时，直接降负荷至零，此时锅炉汽包水位会迅速下降，出现虚假水位。

4、锅炉应提前将汽包水位设定为+30mm，开大给水（一般比正常给水流量大100t/h左右），待水位回升时，缓慢降低给水流量。

5、锅炉降负荷时关键就在于最后阶段，一定要控制好汽包水位，防止跳机。

无论机组升降负荷关键点在于根据外界负荷需要满足机组负荷平稳、频率稳定。

（二）事故预想分析：

1、甩部分负荷时的处理

1）运行人员要首先控制好汽包水位，认真判断虚假水位，汽包水位波动较大时，及时切给水泵变频自动为手动操作，防止水位波动引发汽机跳闸。根据主汽压上升趋势，必要时打开高过向空排汽进行泄压。

2）根据主汽压上升趋势，减少给煤量及一、二风量降低锅炉负荷，汽压上升较快时，可采取短暂停煤。

3）根据汽温下降情况关小或关闭减温水。

4）待汽压稳定后，燃烧稳定，逐步关小对空排汽，投入给水泵变频自动，根据外界实际负荷带负荷。

2、全甩负荷时的处理

1）锅炉主汽压力骤升，安全门动作，汽压较高时对空排汽联开。

2）保护逻辑动作：①“锅炉水位低至-280mm延时30秒”，锅炉MFT动作，所有变频运行风机不跳闸，但变频器转速均降至初始值，同时汽机跳闸。②“锅炉水位高至+230mm且主蒸汽温度降至480℃”，锅炉MFT动作，所有变频运行风机不跳闸，但变频器转速均降至初始值，同时汽机跳闸。

3）未达到对空排汽联开值时，及时手动打开对空排汽，切给水泵变频自动为手动，手动操作调整汽包水位，直至正常水位。

3、孤网运行中单侧断煤或全线断煤的处理

1）汇报值长锅炉单侧断煤或者全线断煤，需要降低机组负荷，并分清断煤原因：①若是煤仓空仓，要求燃运尽快对煤仓补煤②若给煤机故障或误跳闸，应申请值长迅速联系检修和热工人员同时到场。

2）根据断煤情况、床温、床温变化率以及汽压下降速率及时通知汽机专业降低机组负荷，若锅炉四台给煤机断煤应减负荷至50WM左右运行，若六台给煤机全断，应减负荷至最低7MW运行。及时汇报值长需要减负荷量，并协调另一台机组涨负荷或电石厂降负荷。

减负荷过程中必须有专人控制好汽包水位。

1、当锅炉某台给煤机断煤需要增加其他给煤机的煤量时，应注意给煤机的最大煤量为40t/h，不得过量给煤，避免落煤管堵煤。

2、根据床温情况及时降低流化风量至略大于临界流化风量，（临界流化风量参考值为12万Nm3/h），若减风过程中出现主流化风量突然减小时，应及时调整，避免锅炉流化不良，同时尽快降低二次风量并根据床压情况及时停运排渣系统和石灰石系统。

3、在处理过程中，若五台或六台给煤机全部不来煤，床温达到750℃，氧量超过13%并且有上升趋势时，锅炉应汇报值长申請压火。

4、煤仓来煤后，将“投煤允许”保护切除，依次启动各给煤机确定至少四台给煤机已经来煤。然后汇报值长准备扬火带负荷。

5、锅炉在处理断煤时，需要加减负荷时必需请示值长。

解决的关键问题和创新点：

在孤网运行中，由于电网小，受负荷变化的影响比较大，稳定性差，运行难度大。原运行方式为机炉协调，主动控制汽轮机进汽量来改变负荷。孤网运行方式为：用户改变负荷，汽轮机同步被动改变进汽量来对应负荷，锅炉侧快速调整主蒸汽压力满足汽轮机进汽量。在孤网运行调速系统特性的基础之上，增加孤网硬件回路，安装了孤网卡，最大限度的减少孤网控制的运算周期，提高响应速度，提高机组调频能力，使之完全满足孤网运行要求，确保孤网运行控制负荷可靠。同时安装了四台6KV柴油发电机组作为高压保安电源，对380V柴油发电机组控制回路进行了改造，确保孤网运行安全可靠。

推广应用情况：

一些化工企业属于高耗能企业，如水泥厂，电石厂等用电量大，使用系统电，电价高，造成成本高，同时，企业的资源也未合理利用，造成浪费，因此，利用余气、余热发电，建造自备机组，增加经济效益。同时，为了区域性地方经济的发展， 在区域内建造小网，提高经济效益。

孤网运行，效益可观，在运行过程中，优化运行方式，做好事故预想，做到安全生产。

作者简介：

全国华，男，汉族，1975年9月生，内蒙古赤峰人，1997年7月参加工作，2000年6月加入中国共产党，河南理工大学电气工程及自动化专业毕业，电气工程师，注册安全工程师、建筑节能师;现供职于平顶山市瑞平煤电有限公司德平热电厂。研究方向为发电厂发供电运行，输变电运行、维修及安全管理。